1、硝酸铵生产工艺控制系统的研发摘要：硝酸铵是一种重要的氮肥,在气温较低地区的旱田作物上,它比硫酸铵和尿素等铵态氮肥肥效快和效果好,在我国、欧洲和北美多数国家使用较为普遍。本文介绍了传统常压硝酸铵生产工艺存在的问题、销酸铵生产工艺系统和设备的改进与研发以及研发后的改进效果。这些技术在实际节能降耗方面效果显著, 对我国常压法硝酸铵技术改进具有现实作用。 关键词：硝酸铵；中和器；常压法；物料损失； 中图分类号：TQ441 文献标识码： A 文章编号： 一、硝酸铵的性质 硝酸铵简称硝铵，白色结晶，含氮 33-34%，硝铵吸湿性很强，容易结块，有时潮解成糊状，施用困难，所以贮存应注意阴凉干燥，工业上有把硝
2、铵制成颗粒状的，其表面包上一层疏水物质防潮，使其不易吸湿结块。硝铵能助燃，高温易发生爆炸，所以不能将它和易燃物品放在一起，运输中不能撞击，对于结块的硝铵只能用木棍敲碎或用水溶解后，施用，不能用铁锤重击，以免发生爆炸。 1、硝酸铵的受热分解 硝酸铵的性质不稳定，受热易分解，而且分解反应比较复杂，温度不同产物也不同。 由于受热分解产生的气体体积急剧膨胀，如果在有限的空间内就会发生猛烈爆炸，若混有可燃物，爆炸就更为剧烈。所以硝酸铵可用来制炸药。 2、硝酸铵生产安全 硝酸铵又称硝铵，是强氧化剂，185开始分解，230强烈分解，伴随微弱火花，放出氧气，400时发生爆炸，爆速 2800ms。在引爆剂作用下
3、，常温时也能爆炸。熔融的硝酸铵在铜、锌、锑、镍等作用下会转化成不稳定的亚硝酸铵，容易引起爆炸。掺有有机杂质的不纯品能增加爆炸起火的危险性。所以在硝酸铵制造过程中，除注意它本身的危险性外，尚应严防混入杂质。 二、传统常压硝酸铵生产工艺存在的问题 传统工艺控制系统存在如下问题： (1) 一段蒸发器蒸发效果较差。一段蒸发器用的加热蒸汽是来自中和器的二次蒸汽, 蒸发的溶液是来自再中和器硝酸铵溶液, 两者的的温度相差不大, 再中和器的硝酸铵溶液一进蒸发器, 在负压作用下, 溶液中的水汽化, 在蒸发管内壁生成气膜, 影响管内外热能的传递, 故传热效果差, 有效换热面积利用率低, 当原料硝酸的浓度为 45%
4、时, 中和器硝酸铵出口浓度为 65%,一段蒸发器出口浓度仅有 72% 75%。 (2 ) 中和器出口硝酸铵溶液中含硝酸量约为 2 g /L, 温度 105 120 , 去再中和器加氨，因溶液温度高, 在再中和器内加氨的效果不好,很大一部分气氨随再中和器的放空管排空, 造成氨的消耗高, 也造成了环境污染。 三、销酸铵生产工艺系统的研发 针对传统常压法硝酸铵生产中存在的的问题,我国院开发了新的硝酸铵中和浓缩技术。该实用新技术是中和器和中和液槽之间连接的管道上设置分离器, 中和器的顶部通过管道与一段蒸发加热器 (简称一段蒸发器 ) 相连, 中和液槽和一段蒸发加热器之间通过管道连接之后进入中和液槽,
5、由中和液泵 (或管道 ) 送至闪蒸槽闪蒸, 然后在此加入氨气,与溶液中的过量硝酸反应, 使溶液呈微碱性。由中和器顶部排出的蒸汽进入一段蒸发加热器作为二次蒸汽使用。下段换热器采用中和器二次蒸汽, 上段换热器采用二段蒸发的蒸汽冷凝液。 四、销酸铵生产工艺系统研发后的改进效果 ( 1) 再中和器内的硝酸铵的温度可降低 20 ,加入气氨损失量少, 损失减少量为 30% 50%。 ( 2) 当硝酸浓度为 45% 时, 中和器出口硝酸铵浓度为 65% 左右。改进前一段蒸发加热器出口硝酸铵浓度为 72% 75%, 改进后可提高至 77% 80%, 吨硝酸铵节省蒸汽 80 100 kg。 五、新工艺系统装置中
6、的设备改进 1、 中和器的改进 原中和器内气液分离器采用钟罩式结构,分离效果差, 二次蒸汽带液现象普遍存在。实际操作时, 超指标现象经常发生。从工业生产实际出发, 分析产生中和器损失大的原因, 主要是蒸发空间设计不合理和器内汽液分离效果差所致, 因此新设计的新型中和器在蒸发空间设计了 2 级高效分离装置, 消除了二次蒸汽带液, 同时减少了二次蒸汽夹带 HNO3、NH4NO3 和 NH3 的损失。该装置日产硝酸铵 320 130 t, 虽然因客观原因装置尚未全部达产, 但从损失的规律可见,硝酸、硝酸铵的损失比原中和器的损失减少 45% 以上。 2、间接冷凝器的应用 现有常压法硝酸铵蒸发工艺采用一
7、、二段蒸发器的二次蒸汽直接进水喷射器, 在水喷射器内靠水的动力实现抽负压和二次蒸汽冷凝同时进行, 因此必然会产生大量酸性污水和物料损失。以稀硝酸浓度为 45%、 30 kt/a 硝酸铵生产装置为例, 每生产 1 t 硝酸铵产生的酸性污水量约为 50 t, 损失硝酸铵 23 kg 左右、 NH32 7 kg, 耗电约 18 kWh。 针对上述存在的问题, 我院新设计的硝酸铵蒸发工艺引入了间接冷凝器,该硝酸铵蒸发二次蒸汽冷凝工艺消除了产生的酸性污水, 被二次蒸汽夹带的硝酸铵可以回收, 吨硝酸铵电耗降至 318 kWh 以下。硝酸铵蒸发二次蒸汽直接冷凝和间接冷凝工艺相比, 间接冷凝工艺具有节水、节电
8、和损失物料得到有效回收的优势, 具有显著的经济效益，是当前值得推荐的工艺技术。 六、结束语 我国采用对传统常压硝酸铵中和工序进行改造, 可使吨硝酸铵节省蒸汽 80 100kg, 节水系统损失的 HNO3、 NH4NO3、NH3 可基本实现全部回收。由此也证明, 常压法硝酸铵装置只要认真地、切合实际地进行技术改进, 仍有生存和发展空间, 仍可缩小与加压法和管式反应器硝酸铵生产方法的距离, 而在诸如原料消耗等方面与其他生产方法相比也并不逊色。 参考文献： 1、张玉环；硝酸铵生产工艺 ，化学工业出版社，2005，8； 2、刘桂华；中国大百科全书汇编，中国大百科全书出版社。2008，4； 3、张占通；我国硝酸现状及其市场发展趋势.现代化工，2006 年 11期 4、硝酸铵的生产与市场浅析，化工生产与技术.2003 年第 10 卷第 6期
